Właściwości retencyjne "zielonych dachów"

40

Zazielenione sztuczne profi- le glebowe wprowadzane na po- wierzchnie dachowe, figurujące w literaturze pod nazwą „zielonych dachów” czy coraz częściej po prostu dachów zielonych cieszą się na za- chodzie Europy już od 60. XX wieku ogromną popularnością. Przyczyną takiego stanu rzeczy stała się nie tylko wizja życia bliższego naturze oraz chęć rekompensaty za tereny maso- wo przeznaczane pod zabudowę, ale także wiele korzyści technicznych, ekologicznych czy w końcu ekono- micznych, spośród których ogromne znaczenie ma retencjonowanie wody deszczowej w warstwach „zielonych dachów”, oddawanie jej środowisku drogą parowania oraz możliwość po- wtórnego wykorzystania jej nadmia- ru, odpływającego z opóźnieniem z zazielenionych powierzchni da- chowych. Wyniki badań terenowych prowadzonych nad ich skutecznością retencyjną są zróżnicowane, zależne od metodyki oraz rozwoju systemów zieleni dachowej.

W retencjonowaniu wody opa- dowej na „zielonych dachach” bierze udział nie tylko występująca na nich roślinność, ale całość profilu groma- dząca spory jej udział. Duża część wody trafia w ten sposób, poprzez parowanie z powierzchni roślin (transpiracja) oraz substratów glebo- wych (ewapotranspiracja), do natu- ralnego obiegu nie obciążając swoją objętością kanalizacji miejskich.

Zarówno objętość zretencjonowanej wody opadowej jak i wydłużony czas jej odpływu z powierzchni dachu osiągają szczególnie imponujące wartości przy zazielenieniach inten- sywnych.

Badania terenowe prowadzone na terenie Niemiec Zachodnich już na przełomie lat 70. i 80. XX wieku [Liesecke 1985] udowodniły, iż tak- że dachy pokryte roślinnością typu ekstensywnego o małej miąższości posiadają znaczne możliwości w re- tencjonowaniu wody opadowej.

Podczas 3,5 miesięcznych pomiarów wielkości odpływu z dachów eks-

W³aœ ciw oœ ci r etencyjne „zielon ych dachó w ” Ew elina Szajda

“Green Roof’s”

Retention

Capability of Rainwater

Intensywnie zazielenione dachy mogą zatrzymać do ponad 90% wody opadowej [Stifter 1988]

Intensively greened roofs have retention capability above 90% of rainfall water

41

perymentalnych o 7 centymetrowej grubości warstw zarejestrowano brak odpływu wody z profilu zazie- lenionego, 42% odpływ z warstw

„zielonego dachu” pozbawionego roślinności oraz 68% z powierzchni dachu pokrytego warstwą żwiru o po- danej grubości. Badania prowadzone były w okresie letnim, przy intensyw- nym nasłonecznieniu i ekspozycji nawietrznej, co nie pozwala na ich uogólnienie.

W przypadku pomiarów prze- prowadzonych sporadycznie pod- czas opadu określonej wartości udowodnion [Kolb 1987], iż profil o 12 centymetrowej grubości jest w stanie zretencjonować aż do 70%

wody opadowej. Inne, trzyletnie badania [Liesecke i in. 1989] doko- nane na dachach eksperymentalnych o miąższości warstwy wegetacyjnej od 2 cm do 16 cm, ukazały zróż- nicowaną (zależne od warunków meteorologicznych, budowy war- stwowej i. in.) skuteczność badanych profili w retencjonowaniu wody opadowej. Odnotowane wahania dotyczyły zarówno całego okresu analizowanych badań, jak i zmian w konkretnych latach, jednak średnia wartość zretencjonowanej w mode- lach wody wyniosła ok. 70%. W pół- roczach letnich, charakteryzujących się sprzyjającymi warunkami pogo- dowymi, wartości zatrzymanej wody opadowej oscylowały w granicach 70-100% w stosunku do towarzy- szących opadów, natomiast podczas półroczy zimowych w stanie zaha- mowanej wegetacji i towarzyszących

tej porze roku niskich temperatur wynosiły około 40-50% [Liesecke i in. 1989, Liesecke 1989]. Przy reali- zacji powyższych badań stwierdzono również, iż odpływ zmagazynowanej w warstwach „zielonego dachu”

wody opadowej przebiegał z kilku- godzinnym opóźnieniem.

Badania wielkości odpływu wody opadowej z warstw „zielonego dachu” przeprowadzano również na Uniwersytecie w Kassel (Univer- sitaet Gesamthochschule in Kassel) [Katzschner 1991]. Obiektem eks- perymentalnym był profil o grubości warstw 14 centymetrów i nachyleniu 12^O. Wyniki zarejestrowane po 18 godzinach intensywnego opadu wykazały wydłużenie się czasu jego odpływu o około 12 godzin. Zakoń- czenie odpływu wystąpiło około 21.

godziny po ustaniu opadu. Należy dodać, iż badania przeprowadzone były na obiekcie pokrytym mieszan- ką gleby piaszczystej (50%) oraz kruszywa ceramicznego (50%) o ni- skich właściwościach retencyjnych, pokrytej słabo rozwiniętą warstwą wegetacyjną.

B a d a n i e c z a s u o d p ł y w u wody opadowej z warstw „zie- lonych dachów” przeprowadziła również Bawarska Ogólnokrajowa Instytucja d.s. Upraw Winorośli

i Ogrodnictwa (Bayerische Landes- anstalt für Weinbau und Gartenbau) w Veitshöchheim. W tym przypadku wykorzystano dwa płaskie mode- le o grubości wynoszącej jedynie 10 cm, z których pierwszy pokryty był substratem glebowym, nato- miast drugi warstwą żwiru. Badania wykonane przy opadzie rzędu 20 l/m² wykazały, iż po 15 minutach trwania opadu z wariantu pokrytego substratem glebowym odpłynęło zaledwie 5 l/m², natomiast z dachu pokrytego żwirem 16 l/m² [Kolb, Schwarz 1999].

Zarówno proces retencjonowa- nia wody opadowej przez omawiane profile oraz jej spowolniony odpływ zależny był przede wszystkim od gru- bości profili glebowych, miąższości warstwy wegetacyjnej, właściwości chłonnych wykorzystanych mate- riałów oraz ich przepuszczalności – przy użyciu materiałów o średnich i wysokich parametrach chłonnych rezultaty przeprowadzanych badań byłyby lepsze [FLL 2002]. Doświad- czenia wykazały, iż wymieniany w normie DIN¹ 1986 dotyczącej instalacji kanalizacyjnych dla budyn- ków i działek współczynnik spływu² dla „ogrodów dachowych” ψ = 0,3 może być przyjmowany dla praktycz- nie wszystkich rozwiązań z zielenią

Stanowiska doświadczalne z różnymi typami zazielenienia [Liesecke 1989]

Research green roofs with different types of vegetation

42

ekstensywną [Liesecke i in. 1989, Kolb 1987], natomiast dla typów z zielenią intensywną jest raczej za niski. Wyjątkiem miały być cienko- warstwowe rozwiązania o miąższo- ści nie przekraczającej 8 cm, w przy- padku których otrzymany wówczas współczynnik spływu wyniósł 0,5 [Liesecke i in. 1989]. Dla porównania podano również wielkości odpływu dla płaskich powierzchni dachowych pokrytych żwirem, których wartość wahała się w granicach od 0,7 do 0,9 zależnie od pory roku.

Wyniki doświadczeń tereno- wych przeprowadzanych przed przeszło dwudziestoma laty nie znajdują jednak do końca odzwier- ciedlenia w efektach prac dzisiej- szych naukowców. Rola „zielonych dachów” w retencjonowaniu wody opadowej poddawana została dal- szym analizom. U schyłku lat dzie- więćdziesiątych, dzięki wzmożonej

„świadomości ekologicznej” oraz czynnikom finansowym³ temat ten stał się w Niemczech niezwykle modny. Z końcem 2001 roku grupa FLL (Forschungsgesellschaft Land-

schaftsentwicklung Landschaftsbau e. V. – Towarzystwo ds. badań nad rozwojem i strukturą krajobrazu) opracowała najnowsze wytyczne dotyczące m. in. pomiaru wielkości odpływu, które ukazały się na po- czątku roku 2002 w formie broszury pt. Richtlinie für die Planung, Aus- führung und Pflege von Dachbegrü- nungen. W rozszerzeniu wydania z 1995 roku znalazły się wszelkie informacje dotyczące planowania, zakładania i pielęgnacji „zielonych dachów”, a także zupełnie nowe wyniki prowadzonych kompleksowo badań na obiekcie w Krauchenwies dotyczących odwadniania dachów.

Ich rezultaty stosowane są zarówno przez praktyków zajmujących się zakładaniem zieleni dachowej jak i naukowców zajmujących się za- gadnieniem decentralnego gospoda- rowania wodą opadową za pomocą

„zielonych dachów”.

Badania FLL potwierdziły, iż roczna retencja zależna jest w mniej- szym stopniu od rodzaju zazielenie- nia czy jego warstw. Dużo większe znaczenie ma grubość warstw profili

glebowych wprowadzanych na da- chy pod zazielenienie, skuteczność retencyjna użytych materiałów, ich przepuszczalność oraz nachylenie połaci dachowe. Różnice w wyni- kach badań na obiektach o zróżni- cowanej miąższości warstwy wege- tacyjnej uwydatniają się w szczegól- ności podczas miesięcy letnich. Na ten okres przypada większość opadu rocznego, retencja znacznie wzrasta.

W półroczu zimowym natomiast, w obliczu niskich wartości opadu, ale również małej ewapotranspiracji oraz transpiracji, wielkości odpływu z „zielonego dachu” są najwyższe [FLL 2002].

W przypadku dachów pokry- tych roślinnością ekstensywną róż- nego gatunku, przy grubości profili od 2 do 20 centymetrów retencja waha się w granicach od 40 do 60%

opadu rocznego. Współczynnik spływu maleje wraz ze wzrostem miąższości i wynosi od 0,6 do 0,4.

W odniesieniu do cienkowarstwo- wego typu zazielenień dachowych, grubsze profile glebowe pokryte zielenią zaliczaną do prostej in- tensywnej (jak na przykład mie- szanki trawiaste) oraz intensywnej (zaliczające do swej grupy byliny, krzewy czy drzewa) są w stanie zretencjonować od 60 do 90 (100)%

wody opadowej, a ich współczynnik spływu maleje, osiągając przy ponad 50 centymetrowej grubości profili wartość 0,1. Wyniki odnoszą się do miejsc, w których średnie roczne sumy opadów wynoszą od 650 do 800 mm oraz badań długoletnich.

RODZAJ ZAZIELENIENIA

GRUBOŚĆ WARSTW

[cm]

FORMA WEGETACJI

ŚREDNIA ROCZNA RETENCJA

[%]

WSPÓŁCZYNNIK SPŁYWU ψ

ZAZIELENIENIE TYPU EKSTEN-

SYWNEGO

2 – 4

>4 – 6

>6 – 10

>10 – 15

>15 – 20

mech – rozchodnik rozchodnik – mech rozchodnik – mech

– zioło rozchodnik – zioło

– trawy trawy – zioło

40 45 50

55

60

0,60 0,55 0,50

0,45

0,4

ZAZIELENIENIE TYPU INTENSYWNEGO

15 – 20

>25 – 50

>50

trawnik – niskie rośliny zagajnikowe

trawnik – byliny – krzewy trawnik – byliny – krzewy – drzewa

60

70

>90

0,4

0,3

0,1 Średnia roczna retencja [%] w odniesieniu do grubości profilu „zielonego dachu” [FLL 2002]

The yearly average green roof’s retention capability [%] of rainwater depending on the top layer’s thickness

43

W regionach o niewielkich rocznych sumach opadów retencja wody opa- dowej będzie większa, w regionach o wysokich rocznych sumach opa- dów adekwatnie mniejsza.

Zmniejszenie czy wręcz mi- nimalizowanie wielkości odpływu opadu z warstw „zielonych dachów”, retencja dostępnej dla roślin wody opadowej, jej parowanie oraz wy- dłużony odpływ nadmiaru wody z warstw „zielonych dachów” to jedne z najważniejszych ich funkcji.

Badania prowadzone w tym zakresie od przeszło ćwierć wieku udowodni- ły wysokie znaczenie zazielenionych dachów jako jednego ze znaczących ogniw w zakresie efektywnego go- spodarowania wodą opadową na terenach zabudowanych. Za ich pomocą możliwa jest bowiem nie tylko zmiana estetycznego wizerunku miast oraz ich ekologiczne pozyty- wy. Niezwykle ważne są również oszczędności finansowe (podwójnie dłuższa ‘żywotność’ zazielenionych dachów, możliwość powtórnego wy- korzystania wody opadowej oraz, jak w krajach zachodnioeuropejskich,

zredukowane koszty odprowadzania wód deszczowych itp.), a także rola

„zielonych dachów” w gospodarce przeciwpowodziowej.

Ewelina Szajda Instytut Kształtowania i Ochrony Środowiska Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Institute of Environmental Development and Protection

Wroclaw University of Environmental and Life Sciences

Literatura

1. Liesecke H.-J., 1985, Begrünung von Flachdächern. Wirkungen – Bau- wesen – Anforderungen: cz. 1.

Dautsches Dachdecker – Handwerk DDH 116, z. 7 s. 81-86; cz. 2., z. 8, s. 58-64.

2. Kolb W., 1987, Abflussverhält- nisse extensiv begrünter Flachdächer, Zeitschrift für Vegetationstechnik 10, cz. 1. Abflussspenden und Was- serrückhaltung im Vergleich mit Kiessdächern, z. 3, s. 111-116; cz. 2.

Wirkung des sattigungsgrades der Ve- getationsschicht auf Abflussspenden und Wasserrückhaltung, z. 4, s. 162- -165.

3. Liesecke H.-J., Krupka B., Lo- esken G., Brueggemann H., 1989, Grunglagen der Dachbegruenung, Berlin, s. 17-19, 170.

4. Liesecke H.-J., 1989, Wasser- rückhaltung und Abflussspende bei Extensivbegrünungen auf Flach- dächern, Bundesblatt 38, z. 4, s. 176- -183 oraz Dachdecker – Handwerk 110, z. 8, s. 37-42, 51-54.

5. Katzschner L., 1991, Ergebnisse des Versuchs zur Abflussmessung eines Gründachs: Gesamthochschule Kassel.

6. Kolb W., Schwarz T., 1999, Dachbegrünung intensiv und exten- siv, Stuttgart, s. 17.

7. Roth-Kleyer S., 2005, Wasser- haushalt und Abflussverhalten von Gruendaechern, Basel, s. 214, 216.

8. FLL Forschungsgesellschaft Land- schaftsentwicklung Landschaftsbau e. V., 2002, Richtlinie fuer Planung, Ausfuehrung und Pflege von Dach- begruenungen, Bonn, s. 33-36.

Przypisy

1 DIN – Deutsches Institut fűr Normung (Niemiecki Instytut Norm) jest spółką otwartą z siedzibą w Berlinie założoną w 1917 roku.

DIN jest organizacją odpowiedzialną za prace instytucji normalizujących w Niemczech i jest ich przedstawicielem w ogólnoświatowych i eu- ropejskich organizacjach normalizujących.

2 Stosunek rocznej sumy odpływu opadu do rocznej objętości opadu określony w normie DIN 4045.

3 Od 1999 roku w Nadrenii Północnej – Westfalii dotacje w wysokości 15 E za każdy m² zaziele- nionej powierzchni dachu, z której współczynnik spływu ψ nie przekracza ψ = 0,3.

GRUBOŚĆ WARSTW

[cm] NACHYLENIE DACHU< 15° NACHYLENIE DACHU> 15°

> 50 ψ = 0,1 -

50 – 25 ψ = 0,2 -

25 – 15 ψ = 0,3 -

15 – 10 ψ = 0,4 ψ = 0,5

10 – 6 ψ = 0,5 ψ = 0,6

6 – 4 ψ = 0,6 ψ = 0,7

4 – 2 ψ = 0,7 ψ = 0,8

Współczynnik spływu ψ w zależności od grubości warstw „zielonego dachu” oraz kąta jego nachylenia [FLL 2002]

Runoff index ψ depending on the top layer’s thickness and his slope